柳州某膨脹土滑坡的地質(zhì)特性及處治技術(shù)探討

鄭勇 唐咸遠(yuǎn)

摘要：文章以柳州某碳酸鹽巖風(fēng)化而成的殘積膨脹土滑坡為例，在對滑坡的鉆探勘察及進(jìn)行土性、強(qiáng)度測試的基礎(chǔ)上，提出了采用適當(dāng)放坡卸荷、修筑漿砌片石擋墻、施加錨桿及格梁、修筑排水溝和坡面植草等治理技術(shù)措施，并介紹了工程質(zhì)量檢測與施工安全監(jiān)測措施。實(shí)踐表明該處治技術(shù)能有效地處治膨脹性紅黏土地質(zhì)滑坡。

關(guān)鍵詞：膨脹土滑坡;紅黏土;錨桿;格梁

中圖分類號：U416.163 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.002

文章編號：1673-4874（2019）07-0004-03

0引言

膨脹土吸水膨脹軟化和失水收縮開裂的特性，極易使此類人工邊坡出現(xiàn)淺層滑塌破壞。在廣西，膨脹土地質(zhì)災(zāi)害主要集中在南寧、百色、崇左、欽州等地區(qū)，而在柳州市區(qū)，膨脹土災(zāi)害卻較為少見，相關(guān)資料較少。

本文以廣西柳州市區(qū)某大學(xué)一膨脹土邊坡滑坡治理工程為例，通過地質(zhì)勘察，進(jìn)行了膨脹土地層的相關(guān)土性試驗(yàn)，確定了設(shè)計參數(shù)取值，提出了采用適當(dāng)放坡卸荷、修筑漿砌片石擋墻、施加錨桿及格梁、修筑排水溝和坡面植草等治理技術(shù)措施，并對工程質(zhì)量檢測與施工安全監(jiān)測進(jìn)行了介紹。

1場地工程地質(zhì)條件

柳州洛維工業(yè)園區(qū)某大學(xué)校區(qū)一人工邊坡位于學(xué)生宿舍CD組團(tuán)北側(cè)土丘斜坡地段，因坡面較陡且未采取相應(yīng)的防護(hù)措施，邊坡在雨水的沖刷下，局部出現(xiàn)淺層滑坡，危及下方建筑物及道路的安全。實(shí)測的邊坡滑動周界及主滑方向如圖1所示。

1.1地形地貌

擬建場地位于校園內(nèi)西南角，其南側(cè)為東西向的石灰?guī)r山，山頂標(biāo)高248～288m，本場地在山體北側(cè)山腳斜坡地帶。山體植被發(fā)育，勘察時場地北面地段有填土堆積，場地標(biāo)高92.86～105.27m，相對高差約12.41m。區(qū)域地貌為柳州峰林谷地（平原）區(qū)。

1.2地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料及工程勘察成果可知，場區(qū)位于桂中凹陷來賓斷褶帶北部，場地上覆地層主要為碳酸鹽巖風(fēng)化而成的殘積紅黏土，下伏為中石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）白云巖，處于河表向斜西翼，巖層呈南西向北東傾斜的單斜構(gòu)造，傾角約為15°，場地穩(wěn)定性較好。

1.3地層巖性

勘察時共鉆孔10個，勘察場地揭露深度范圍內(nèi)巖土層為：

（1）雜填土①層（Q4）：灰褐色，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，主要成份為碎石、塊石、黏性土等建筑垃圾，堆填時間約5年。該層僅ZKI號鉆孔有分布，層厚為2.00m。

（2）硬塑狀紅黏土②層（Q）：黃褐色、灰褐色，結(jié)構(gòu)致密，手指壓略有印痕，干強(qiáng)度、韌性高，無搖振反應(yīng);局部含5%～10%鐵錳質(zhì)結(jié)核及強(qiáng)風(fēng)化白云巖碎塊。該層分布連續(xù)，層厚3.10～13.20m。

（3）中風(fēng)化白云巖⑨層（C2h）：呈灰色、灰白色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)部份破壞，巖質(zhì)硬脆，裂隙較發(fā)育，巖芯以碎石、碎塊狀為主，干鉆難鉆進(jìn)。本層分布連續(xù)，頂板埋深3.10～13.20m（標(biāo)高84.31～94.87m），揭露厚度1.20～1.30m，未鉆穿。

1.4地下水

本次勘察在枯水期間進(jìn)行，地下水埋藏較深，場區(qū)各鉆孔均未見地下水。查區(qū)域水文地質(zhì)資料可知，場區(qū)地下水主要為裂隙溶洞水，賦存于下部白云巖中。

1.5土性試驗(yàn)

由于邊坡場地主要覆蓋層硬塑狀紅黏土②層較厚且工程性質(zhì)較差，故取該層原狀（Ⅱ級）土樣6件做常規(guī)土工試驗(yàn)，試驗(yàn)按JTGE40-2007E4]要求進(jìn)行，所取土樣的土工試驗(yàn)成果、各力學(xué)參數(shù)詳見表1。

從表1可知：

（1）邊坡坡面黏土自由膨脹率為42%，塑性指數(shù)高達(dá)27.87。按2004年公路路基設(shè)計規(guī)范，應(yīng)判定為弱膨脹土。

（2）根據(jù)廣西膨脹土地區(qū)建筑勘察設(shè)計施工技術(shù)規(guī)程，場地②層為碳酸鹽巖風(fēng)化形成的黃色殘積紅黏土，屬B2亞類，綜合判定紅黏土②層為中等膨脹土。

（3）場地類別為一類，因②層土直接受高溫作用，故按收縮變形量計算，經(jīng)計算收縮變形量Ss=97.72mm，則脹縮變形量Ses=Ss=97.72mm，依據(jù)表1，綜合判定場地②層土地基脹縮等級為Ⅲ級。

2邊坡治理工程設(shè)計

2.1巖土參數(shù)取值

根據(jù)土樣的試驗(yàn)結(jié)果及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值確定的設(shè)計巖土參數(shù)取值如下頁表2所示。

2.2治理工程設(shè)計

綜合該邊坡的滑坡實(shí)際情況，治理工程設(shè)計采用適當(dāng)放坡卸荷、施加錨桿及鋼筋混凝土格梁、修筑漿砌片石擋墻、修筑排水溝和坡面植草等工程技術(shù)措施，典型的斷面設(shè)計如圖2所示。

2.2.1放坡卸荷

（1）整個邊坡放坡卸荷，邊坡開挖應(yīng)與邊坡支護(hù)相結(jié)合進(jìn)行，分段分層開挖。

（2）邊坡按離地（擬建道路）7m高設(shè)一級平臺，平臺寬度為1.O m。

2.2.2全長粘結(jié)錨桿

坡面錨桿設(shè)計要求如下：

（1）錨桿鋼筋采用直徑為Ф25mm的HRB400級熱軋鋼筋制作，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fy=150kN;錨桿長12.00m，下傾20°，水平及豎直方向間距均為2m，第一排的垂直高度距離擋墻頂為1m，有效錨固長度6m以上，鉆孔直徑為130mm。

（2）坡面按設(shè)計要求修整好后，采用錨桿工程鉆機(jī)成孔;鉆孔時要保證位置及角度正確;鉆孔鉆進(jìn)時應(yīng)要求比設(shè)計深度多鉆進(jìn)100～200mm。

（3）錨桿接長應(yīng)采用機(jī)械連接并對錨桿鋼筋表面進(jìn)行防腐蝕處理;在錨桿上每隔1500mm設(shè)置定位器一個，以保證其位于鉆孔的中心部位;鉆孔后應(yīng)立即清孔并及時安插錨桿以防塌孔。

（4）錨桿采用一次性注漿，注漿管應(yīng)隨錨桿同時插入;注漿用水泥砂漿強(qiáng)度≥30MPa，水泥與砂的重量配合比為1：1，水灰比為0.4，為增加漿液的和易性及早期強(qiáng)度，可摻入適量的減水劑和早強(qiáng)劑;注漿壓力≥0.5MPa，灌漿后自然養(yǎng)護(hù)≥7d。

2.2.3漿砌片石擋土墻

坡腳擋土墻設(shè)計要點(diǎn)為：

（1）整個邊坡坡腳通長設(shè)M10漿砌片石擋土墻。墻高出路面1.00m，寬1.00m;基礎(chǔ)埋置深度為0.5m，基底設(shè)30cm厚的C10混凝土墊層，墻背設(shè)300mm厚的砂礫反濾層。

（2）墻身高出地面20cm處設(shè)PVC泄水孔，泄水孔水平間距為2.00m，墻背孔口下設(shè)20cm厚C20混凝土隔水層;墻頂和墻腳設(shè)散水，散水寬度不小于擋墻高度。

（3）擋土墻每隔10m設(shè)置寬約1cm的沉降縫，并用油氈或木絲板填實(shí)。

2.2.4混凝土架格構(gòu)梁和植草及平臺硬化基本要求如下：

（1）放坡坡面采用030混凝土格梁防護(hù)。格構(gòu)梁間距為2.00m×2.00m，橫斷面為O.30m×0.30m。格構(gòu)梁基礎(chǔ)要夯實(shí)，并鋪設(shè)10cm厚的C10素混凝土墊層。

（2）放坡平臺采用10cm厚的C15混凝土進(jìn)行表面硬化以防沖刷;格構(gòu)梁間坡面植草防護(hù)，防雨水沖刷，同時種植當(dāng)?shù)夭葸M(jìn)行綠化。

（3）在邊坡后緣約2m處上方設(shè)截水溝，在擋土墻墻角設(shè)排水溝，均采用紅磚修筑，M10砂漿抹面;坡面依地勢在地勢低洼地帶修筑C15混凝土的豎向集水槽，橫斷面為0.30 m×0.30 m，將坡面雨水集排入邊溝。

3治理工程檢測與監(jiān)測

3.1錨桿質(zhì)量檢測

（1）錨桿非破壞性驗(yàn)收試驗(yàn)數(shù)量不少于錨桿總數(shù)的3%，且不能少于5根。錨桿錨固性能試驗(yàn)不少于3根。

（2）錨桿非破壞性驗(yàn)收試驗(yàn)時，荷載應(yīng)分級施加，分級加荷值分別為設(shè)計拉力值的0.3、0.5、0.75、1.00、1.20、1.33和1.50倍，且最大試驗(yàn)荷載不應(yīng)大于鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8倍。

（3）錨桿性能試驗(yàn)應(yīng)采用逐級一次循環(huán)加、卸荷載，其中初始荷載為最大預(yù)估試驗(yàn)荷載（≤0.8倍鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）的0.1倍;錨桿極限承載力取破壞時的前一級荷載，但在最大試驗(yàn)荷載下未達(dá)到規(guī)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)時，就取最大試驗(yàn)荷載值作為極限承載力。

3.2監(jiān)測工程布置

對邊（滑）坡進(jìn)行監(jiān)測的目的是保證邊坡在治理的過程和運(yùn)行中的安全。此滑坡治理的主要監(jiān)測為：墻頂?shù)乃胶痛怪蔽灰票O(jiān)測、截排水溝及格構(gòu)梁變形監(jiān)測。

（1）治理施工過程中主要安排人工巡視，觀察滑坡體是否有蠕變，施工過程中的截排水溝有否異常裂縫，錨桿格構(gòu)梁是否異常變形等。要求施工過程中每天都有人巡視檢查，遇異常情況及時反饋。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完畢后，建立整個邊坡治理工程的監(jiān)測網(wǎng)，采用精密水準(zhǔn)儀和全站儀，安排專門的監(jiān)測人員，定期、不定期對治理工程施工實(shí)施動態(tài)監(jiān)測。

（3）在擋土墻頂設(shè)4個監(jiān)測點(diǎn)、格構(gòu)梁設(shè)4個監(jiān)測點(diǎn)、截排水溝設(shè)3個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行變形監(jiān)測。在垃圾填埋場所建立的控制網(wǎng)中選取3個遠(yuǎn)離邊（滑）坡的穩(wěn)定地段且通視良好的控制點(diǎn)作為監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)。水平位移采用極坐標(biāo)法。

4結(jié)語

該邊坡處治工程完工后，經(jīng)過檢測，錨桿施工質(zhì)量符合要求，監(jiān)測情況表明墻頂?shù)乃胶痛怪蔽灰凭谠O(shè)計的合理范圍內(nèi)，截排水溝及格構(gòu)梁變形監(jiān)測也符合設(shè)計要求。由此可見采用錨桿+混凝土格梁為主的處治技術(shù)整治此類膨脹土滑坡是成功的，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)環(huán)保、安全美觀的處治目的。